مادة قد تكون مستقبل البحث العلمي و التكنلوجيا

يقول العلماء انها أرق و اخف و أقوى مادة على وجه الأرض و هي اول مادة ثنائية الأبعاد في العالم.
تخيل مادة تصنع بطارية تشغل طائرة كهربائية و مجسمات نانو بالغة الدقة للكشف عن السرطان.

*ماهية الغرافين
هي مادة ناشئة، موجودة في كل مجالات الأبحاث في العالم اليوم؛ قد تُغير من طريقة تصنيع المكونات الالكترونية وتساعد في نمو الأداء الحسابي.

كما أنه من المرجح أن تلعب دوراً مهماً في العديد من المنتجات والعمليات في المستقبل.
و إجمالا يعرف الغرافين كمادة مكونة من طبقة وحيدة من ذرات الكربون، مرتبطة مع بعضها البعض على شكل أنماط سداسية متكررة، وتكون سماكة الغرافين أقل من سماكة الورقة العادية بحوالي مليون مرة، ولذلك فهو رقيق إلى درجة نستطيع معها اعتباره مادة ثنائية الأبعاد.

*كيف تمَّ اكتشافه

هناك طرق عدة للحصول على الغرافين، وابسطها هو أن ترسم خطاً باستخدام قلم الرصاص، ونتيجةً لذلك سيتكون بعض الأجزاء الصغيرة من الغرافين. لكن علميا حتى مجيء العقد الأول من هذا القرن؛ لم يمتلك أي شخص الأدوات والاهتمام اللازمين لعزل الغرافين. فدرس الغرافين نظريا في أربعينات القرن الماضي. وفي ذلك الوقت، اعتقد العلماء أنه من المستحيل وجود مادة ثنائية الأبعاد، ولذلك لم يحاولوا عزل الغرافين. بعد تلك الدراسات ببضعة عقود، ازدادت أهمية ذلك المجال، وبدأ الباحثون بالحلم بوجود تقنيات قادرة على تقشير الغرافيت.
و رغم العديد من المحاولات من الباحثين و الأساتذة في عزل الغرافين عن المادة الرئيسية لانهم لم يترصلو رغم استطاعتهم عزله عن سطح مواد أخرى
لكن رغم كل النتائج فقد استمرت الأبحاث مادة الغرافين الي غاية سنة 2004 حين توصل فريق من الباحثين في اتتاج طبقة وحيدة من ذرات الكربون. و لأهمية الاختراع في المجال الفيزيائي فقد تحصل الفريق على جائزة نوبل سنة 2010 .
*خصائص الغرافين

لا تقتصرخصائص الغرافين على الفيزياء فقط حيث نجد منها في:

- الموصلية: الالكترونات هي الجسيمات التي تُولد الكهرباء. ولذلك عندما يسمح الغرافين للإلكترونات بالتحرك بسرعة، فإنه يسمح بتحرك الكهرباء سريعاً أيضاً. وداخل الغرافين، من المعروف أن الإلكترونات تتحرك عند سرعة أكبر بحوالي 200 مرة مما هي الحال داخل السيليكون لأنها تتحرك بوجود مقاومة أقل. أيضاً، يُعتبر الغرافين موصلاً ممتازاً للحرارة، وهو موصل كهربائي مستقل عن درجة الحرارة ويعمل بشكلٍ عادي عند درجة حرارة الغرفة.

• القوة والصلابة: تعتبرمادة قوية جداً جرّاء نمطها غير القابل للتحطيم والروابط القوية بين ذرات الكربون، وكما قُلنا سابقاً؛ فإنك حتى تستطيع اختراق صفيحة غرافين، تحتاج إلى موازنة فيل فوق قلم رصاص، وحتى عندما تتمدد أجزاء من الغرافين، فإنها تبقى أقوى المواد التي نعرف بوجودها.
• المرونة: تلك الراوبط القوية الموجودة بين ذرات الكربون هي روابط مرنة جداً أيضاً؛ إذ يُمكن سحب وحني صفيحة الغرافين إلى حدودٍ معينة دون أن تتحطم، مما يعني أن الغرافين مادة قابلة للحني وللتمديد.
• الشفافية: يمتص الغرافين 2.3% من الضوء المرئي الذي يصدم سطحه، مما يعني أنه بإمكانك الرؤية عبر هذه المادة دون أن تواجه أي وهج.

استعمالات
تشير الدراسات العلمية إلى إمكانية استعمال الغرافين لصناعة خلايا شمسية عالية الفعالية، وأقل سماكة وأخف وزناً بآلاف المرات من المواد التي تعتمد على السيليكون. ويمكن استعمال الغرافين في صناعة المكون الأساسي لرقائق الحاسوب الأكثر قوة عبر تسريع تدفق الإلكترونات داخلها.

ويعد الغرافين أحد الخيارات المتاحة لتصنيع شاشات تلفزيونات البلازما أو الهواتف المحمولة والإلكترونيات القابلة للطي. ومن المتوقع أن يستخدم بقوة في صناعة البطاريات الكهربية لزيادة كفاءتها وسعتها التخزينية.

وستمتد تطبيقات الغرافين إلى تقنيات أخرى كالاتصالات والتصوير والكشف الموجي والكشف عن الأسلحة، وكذلك في مجال البيولوجيا للكشف عن متتاليات الحمض النووي، نظرا لما تتطلبه هذه التطبيقات من سرعة فائقة في المعالجات.